Художественное впечатление постоянного испускания ветров, возникающих при извержении черной дыры в рентгеновской двойной системе. Предоставлено: Габриэль Перес Диас, SMM (IAC).
До сих пор эти потоки вещества регистрировались только в других диапазонах длин волн, таких как рентгеновские лучи или видимый, в зависимости от фазы, в которой черная дыра потребляет окружающий материал. Это исследование представляет собой первое свидетельство того, что ветры присутствуют на протяжении всей эволюции извержения, независимо от фазы, и это шаг вперед в нашем понимании загадочных процессов аккреции на черные дыры звездной массы. Статья только что была опубликована в Письма по астрономии и астрофизике, и была выбрана самим журналом как «выдающаяся статья».
Рентгеновские двойные системы, как следует из их названия, представляют собой двойные звезды, которые излучают сильное рентгеновское излучение. Они образованы компактным объектом, обычно черной дырой, со звездным спутником. Рентгеновские двойные системы с малой массой (LMXB) имеют компаньонов с массой, равной или меньшей массы Солнца. В этих системах две звезды вращаются по орбите на таком маленьком расстоянии, что некоторая часть массы звезды падает в гравитационную яму черной дыры, образуя вокруг нее плоский диск из материала. Этот процесс называется аккрецией, а диск – аккреционным диском.
Некоторые рентгеновские двойные системы, называемые переходными, перешли из состояния покоя, в котором количество массы, аккрецирующей на черную дыру, мало, а ее яркость слишком мала, чтобы ее можно было обнаружить с Земли, на эруптивные состояния, в которых черная дыра имеет увеличенную скорость аккреции, так что материал в диске нагревается, достигая значений от одного до десяти миллионов градусов Кельвина. Во время этих извержений, которые могут длиться от нескольких недель до нескольких месяцев, система излучает большой поток рентгеновских лучей, и ее яркость увеличивается на несколько величин.
Мы до сих пор точно не знаем, какие физические процессы происходят во время этих эпизодов аккреции. «Эти системы – это места, где материя подвергается воздействию гравитационных полей, которые являются одними из самых сильных во Вселенной, поэтому рентгеновские двойные системы являются физическими лабораториями, которые природа предоставляет нам для изучения компактных объектов и поведения окружающей их материи». , – объясняет Хавьер Санчес Сьеррас, научный сотрудник IAC и первый автор статьи.
Одним из наиболее важных физических процессов, которые необходимо понять ученым, является выброс материала или ветра во время эпизодов аккреции. По словам Тео Муньоса Дариаса, исследователя МАК и соавтора статьи, «изучение ветров в этих системах является ключом к пониманию процессов аккреции, потому что ветры могут выбрасывать даже больше материи, чем накапливается черной дырой».
Тот же ветер, разные состояния
Статья, которая только что была опубликована в Astronomy and Astrophysics Letters и которая была выбрана журналом как «основная статья», представляет открытие ветра от черной дыры MAXI J1820 + 070 в инфракрасном диапазоне во время извержения, которое длилось место в течение 2018-2019 гг. В последние два десятилетия во время извержения в рентгеновских лучах наблюдались ветры, называемые мягкими, в которых преобладает излучение аккреционного диска, демонстрирующее высокую яркость. Совсем недавно та же группа в МАК обнаружила ветры в видимом диапазоне длин волн в жестком состоянии аккреции, которое характеризуется появлением струи, которая выходит по существу перпендикулярно аккреционному диску и сильно излучает в радиоволнах.
«В настоящем исследовании, подчеркнутом Санчес Сьеррас, мы показали открытие инфракрасных ветров, которые присутствуют как во время жесткого, так и во время мягкого аккреционного состояния, во время полной эволюции извержения, так что их присутствие не зависит от состояния аккреции. , и это первый случай наблюдения ветров такого типа ». Исследователи также смогли показать, что кинематические свойства ветра очень похожи на те, которые наблюдались в 2019 году в видимом диапазоне, достигая скорости до 1800 км / с.
«Эти данные предполагают, что ветер одинаков для обоих случаев, но его видимость изменяет длину волны во время развития извержения, что может указывать на то, что система теряет массу, а также угловой момент в процессе извержения», – объясняет Муньос Дариас. . Эти результаты очень важны для ученых, потому что они добавляют новый элемент к глобальной картине ветров в этих системах и представляют собой шаг вперед к цели завершения нашего понимания процессов аккреции на черные дыры звездной массы.
Ссылка: «Линии излучения в ближнем инфракрасном диапазоне отслеживают независимый от состояния ветер аккреционного диска транзиента черной дыры MAXI J1820 + 070» Х. Санчес-Сьеррас и Т. Муньос-Дариас, 28 июля 2020 г., Астрономия и астрофизика.
DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202038406
